[发明专利]一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，特别是涉及一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片。

背景技术

随着能源和环境问题日益突出，储量丰富、无污染和可再生的风能逐渐受到人们的重视，风电的发展尤为迅猛。无论对于陆上还是海上风电机组，机组容量都在呈现越来越大的趋势，相应地，作为关键部件-叶片的长度也随之从几年前20米左右（1兆瓦机组）增大到60米左右（5兆瓦机组）乃至目前最大75米左右（10兆瓦机组）。然而，叶片长度增加后柔性增大，相应结构刚度大大降低，减弱了其抵抗各种外界载荷影响的能力，也增加了其扫掠塔架的风险，相应机组可靠性降低。另外，叶片大型化同时使自身重量显著增大，导致成本增加，也将给后续运行、安装及维护带来许多问题。为此，国外学者最近提出了一种所谓大厚度翼型设计技术，即将原有叶片靠近叶根和叶中位置翼型最大厚度增加至40%弦长以上，该技术一经提出，就被业界普遍认为是解决上述对大型叶片发展来说至关重要的结构特性问题的可行性方案。因此，如何能创设一种结构刚度高、重量轻的新的大厚度翼型风机叶片,实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片，使其结构刚度高、重量减低、风机综合性能提高，从而克服现有的结构刚度低、重量大的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片，其叶根部分的横截面外轮廓分为前缘、尾缘、吸力面型线和压力面型线，前缘与尾缘的距离为弦长，所述横截面的最大厚度为弦长的65.0%-75.0%，最大厚度处与前缘的距离为弦长的25%-35%；所述横截面的最大弯度为弦长的0.1%-1.5%，最大弯度处与前缘的距离为弦长的85%-97%；所述前缘的半径为弦长的35.0%-45.0%，所述尾缘的端面厚度为弦长的25%-35%。

作为本发明的一种改进，本发明还可通过下述方案实现：

一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片，其中，所述最大厚度为弦长的70%，最大厚度处与前缘的距离为弦长的30%，最大弯度为弦长的0.5%，最大弯度处与前缘的距离为弦长的95%，前缘半径为弦长的38.0%，尾缘端面厚度为弦长的31.42%。

一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片，其中，所述的压力面型线和吸力面型线为贝兹曲线。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、本方案提供的叶片翼型的应用可有效的解决大型风力机叶片因为最大弦长的尾缘处厚度太薄而容易发生屈曲的问题。

2、新翼型的应用不但有效提高了叶片静刚度20%以上，而且使叶片自重也减小达5%左右。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片的叶根部横截面结构示意图。

图2是图1中尾缘的局部放大图。

图3为本发明一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片的横截面外轮廓曲线图。

图4是本发明一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片的升力系数图。

图5是本发明一种大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片的升阻比图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明提供相对厚度为70%的叶片翼型（命名为UP70），本发明所提供大型风机的大厚度钝尾缘翼型叶片的叶根部横截面由前缘1、尾缘2、吸力面型线3和压力面型线4构成，其中前缘1是圆弧，前缘1分别与吸力面型线3、压力面型线4连接，连接点处的曲率连续，吸力面型线3末端11与压力面型线4末端13连接形成尾缘2。

首先，对图1中各部分的名称做如下定义：

1、中弧线10：在翼型内做一系列吸力面型线3和压力面型线4的内切圆，这些内切圆圆心的连线称为翼型的中弧线10。

2、弦长：中弧线10前后两端点的连线称为翼弦，翼弦的长度简称弦长。

3、弯度C：中弧线10与翼弦之间的最大垂直距离称为翼型的最大弯度，简称弯度，它与弦长的比值称为相对最大弯度。

4、前缘半径：通过翼型的前缘1的内切圆半径称为前缘半径，其与弦长的比值称为相对前缘半径。

5、最大厚度D：翼型内切圆中最大的内切圆的直径称为翼型的最大厚度，它与弦长的比值称为相对最大厚度。

6、最大厚度位置：沿翼弦由前缘点到最大厚度处的距离称为最大厚度位置，其与弦长的比值称为相对最大厚度位置。